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193. 광환원: 청사진 반응

청사진용 종이 위에 열쇠나 비슷한 물건을 놓는다. 이 종이를 투광용 조명에 수분간 노출시킨 후 씻으면 종이 위에 열쇠 자국이 나타난다.

주의
보안경과 1 회용 폴리에틸렌 장갑을 착용할 것

준비물
기구 : 수조, 투광용 조명, 비커
재료 : 용액 A [페리시안화칼륨=적혈염, K₃Fe(CN)₆ 30 g을 증류수 100 mL에 녹인다.]
          용액 B [구연산철(Ⅲ)암모늄=시트르산철(Ⅲ)암모늄 40 g을 100 mL의 증류수에 녹인다.]
          위 두 용액을 직사일광이 없는 어두운 방에서 섞어 빛에 민감한 용액을 만든다.

과정
1. 빛에 민감한 용액을 보통 종이에 칠해서 청사진용 종이를 만든다.
2. 이 종이를 어둑한 방에서 건조시킨다.
3. 이 종이 위에 열쇠, 빗 또는 연필을 놓는다.
4. 투광용 조명(강한 빛)에 2∼3 분간 노출시킨다.
5. 노출시킨 종이를 흐르는 물로 씻는다.
6. 청사진을 관찰하라.

반응
1. A, B 두용액을 섞으면 빛에 민감한 Fe[Fe(CN)₆]가 만들어 진디.
2. Fe[Fe(CN)₆는 빛에 의해 Fe₃[Fe(CN)₆]₂로 변한다.
3. Fe³⁺(aq)  +  Fe(CN)₆^3-(aq)  -->  Fe[Fe(CN)₆](aq)  (청사진용 종이 위에 바르는 물질)
                                                           bronze-green

물음
1. 청사진반응의 반응식을 써라.
2. 이 반응에서 빛의 역활은 무엇일까?
3. 이 반응에서 만들어지는 각각의 착화합물에서 철의 산화상태는 ?
4. 광환원반응의 다른 예를 들 수 있는가?

풀이
1. 종이 위에 바르는 물질
      Fe³⁺(aq)  +  Fe(CN)₆^3-(aq)  -->  Fe[Fe(CN)₆](aq)   (bronze-green)

    종이 위에서의 광환원
                   빛
       Fe³⁺      -->      Fe²⁺
       3 Fe²⁺  +  2 Fe(CN)₆^3-    -->  Fe₃[Fe(CN)₆]₂  (blue)

2. 활성화에너지 공급
3. Fe[Fe(CN)₆] :  모두 +3 ,      Fe₃[Fe(CN)₆]₂  :  +2와 +3     
4. AgBr의 빛에 의한 환원반응은 흑백사진에 이용한다.

도움말
1. 스폰지를 사용함으로써 쉽게 용액을 종이 위에 칠할 수 있다.
2. 최상의 결과를 얻기 위해서는 청사진용 종이를 건조한 상태로 설합이나 상자에 보관해야 한다.
3. 청사진용 종이를 취급한 뒤에는 즉시 손을 씻도록 한다.
4. 청사진용 종이 위에 흑백 음화 필름을 놓고 유리판으로 덮은 다음 강한 빛에 5 분간 노출시킨 다. 물로 씻으면 조잡하긴 하나 사진을 얻을 수 있다.
5. 할로겐화은은 빛에 의해 환원되어 사진을 만든다.

참고문헌
L.R. Summerlin, and J.L. Ealy, Jr. (1988) Chemical Demonstrations, Vol. 1, p. 142, American Chemical Society.